RU2429292C1 - RECOMBINANT PLASMID pAg85A-CBD, Escherichia coli [pREP4, pAg85A-CBD] STRAIN, CHIMERIC PROTEIN Ag85A-CBD AND THEIR APPLICATION - Google Patents

RECOMBINANT PLASMID pAg85A-CBD, Escherichia coli [pREP4, pAg85A-CBD] STRAIN, CHIMERIC PROTEIN Ag85A-CBD AND THEIR APPLICATION Download PDF

Info

Publication number
RU2429292C1
RU2429292C1 RU2010137865/10A RU2010137865A RU2429292C1 RU 2429292 C1 RU2429292 C1 RU 2429292C1 RU 2010137865/10 A RU2010137865/10 A RU 2010137865/10A RU 2010137865 A RU2010137865 A RU 2010137865A RU 2429292 C1 RU2429292 C1 RU 2429292C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cbd
ag85a
protein
cellulose
pag85a
Prior art date
Application number
RU2010137865/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Екатерина Ивановна Аксенова (RU)
Екатерина Ивановна Аксенова
Александр Михайлович Лящук (RU)
Александр Михайлович Лящук
Ольга Васильевна Сергиенко (RU)
Ольга Васильевна Сергиенко
Зоя Михайловна Галушкина (RU)
Зоя Михайловна Галушкина
Нина Николаевна Полетаева (RU)
Нина Николаевна Полетаева
Наталья Витальевна Лаврова (RU)
Наталья Витальевна Лаврова
Татьяна Константиновна Кондратьева (RU)
Татьяна Константиновна Кондратьева
Эльвира Ивановна Рубакова (RU)
Эльвира Ивановна Рубакова
Александр Соломонович Апт (RU)
Александр Соломонович Апт
Анна Станиславовна Карягина-Жулина (RU)
Анна Станиславовна Карягина-Жулина
Владимир Глебович Лунин (RU)
Владимир Глебович Лунин
Александр Леонидович Гинцбург (RU)
Александр Леонидович Гинцбург
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Научно-Исследовательский Институт Эпидемиологии И Микробиологии Имени Почетного Академика Н.Ф. Гамалеи" Министерства Здравоохранения И Социального Развития Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Научно-Исследовательский Институт Эпидемиологии И Микробиологии Имени Почетного Академика Н.Ф. Гамалеи" Министерства Здравоохранения И Социального Развития Российской Федерации filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Научно-Исследовательский Институт Эпидемиологии И Микробиологии Имени Почетного Академика Н.Ф. Гамалеи" Министерства Здравоохранения И Социального Развития Российской Федерации
Priority to RU2010137865/10A priority Critical patent/RU2429292C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2429292C1 publication Critical patent/RU2429292C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: synthetic gene Ag85A Mycobacterium tuberculosis optimised for heterologous expression in nonpathogenic laboratory strains. The recombinant plasmid pAg85A-CBD consisting of an artificial bacterial operon of chimeric protein containing a promotor area of an early promotor of bacteriophage T5, chimeric protein gene and transcription terminator, a bacterial operon of beta-lactamase and a bacterial ColEl-type replication initiation site is produced. The invention also involves the Escherichia coli strain producing chimeric protein Ag85A-CBD, and also a method of immobilisation, concentration and cellulose purification of produced protein. Besides, the invention refers to the same recombinant protein Ag85A-CBD and an immunogenic composition containing it and used for tuberculous infection immunity induction.
EFFECT: invention allows preparing the producer strain providing a high production level of resistant immunogenic proteins which can be one-stage produced, immobilised and purified, producing the effective immunogenic compositions for tuberculosis.
7 cl, 2 dwg, 5 ex

Description

Изобретение относится к генной инженерии, биохимии, биотехнологии и иммунологии.The invention relates to genetic engineering, biochemistry, biotechnology and immunology.

В настоящее время единственной применяемой в мире вакциной против туберкулеза является БЦЖ (BCG, Bacillus Calmette-Guerin, 1921 г.), которая представляет собой живой аттенуированный штамм Mycobacterium bovis. Она безопасна, недорога и достаточно эффективно защищает детей как от заражения туберкулезом, так и от милиарного туберкулеза и туберкулезного менингита. Однако BCG не защищает взрослых от легочного туберкулеза, а именно эта форма болезни приводит к распространению инфекции и тяжелой эпидемической ситуации. Отсюда следует высокая актуальность разработки новых вакцин против туберкулеза.Currently, the only vaccine used in the world against tuberculosis is BCG (BCG, Bacillus Calmette-Guerin, 1921), which is a live, attenuated strain of Mycobacterium bovis. It is safe, inexpensive and protects children quite effectively both from infection with tuberculosis and from miliary tuberculosis and tuberculous meningitis. However, BCG does not protect adults from pulmonary tuberculosis, namely this form of the disease leads to the spread of infection and a serious epidemic. Hence the high relevance of the development of new vaccines against tuberculosis.

Существует несколько направлений разработки новых противотуберкулезных вакцин, альтернативных БЦЖ: субъединичные вакцины, ДНК-вакцины и живые вакцины с улучшенными свойствами. Наиболее полно в экспериментальных моделях на животных охарактеризованы субъединичные вакцины, в том числе препараты, состоящие из нескольких секретируемых белков/пептидов Mycobacterium tuberculosis (Doherty Т.М., Olsen A.W., Weischenfeldt 1 J. et al. Comparative Analysis of Different Vaccine Constructs Expressing Defined Antigens from Mycobacterium tuberculosis. The Journal of Infectious Diseases, 2004, Vol.190, pp.2146-2153). Идентифицировано много антигенов М.tuberculosis, потенциально важных в качестве компонентов новых вакцин. К ним относятся, в частности, иммунодоминантные секретируемые антигены, присутствующие в культуральном фильтрате М.tuberculosis. Среди секретируемых антигенов М. tuberculosis лучше всего изучены антигены ESAT-6 (Early Secret Antigen Target-6), CFP-10 (culture-filtrate protein-10) и белки комплекса 85 (Ag85A, В, С).There are several directions for the development of new TB vaccines, alternative to BCG: subunit vaccines, DNA vaccines and live vaccines with improved properties. Subunit vaccines are most fully characterized in experimental animal models, including preparations consisting of several secreted proteins / peptides of Mycobacterium tuberculosis (Doherty T.M., Olsen AW, Weischenfeldt 1 J. et al. Comparative Analysis of Different Vaccine Constructs Expressing Defined Antigens from Mycobacterium tuberculosis. The Journal of Infectious Diseases, 2004, Vol. 190, pp. 2146-2153). Many M. tuberculosis antigens have been identified, potentially important as components of new vaccines. These include, in particular, immunodominant secreted antigens present in M. tuberculosis culture filtrate. Among the secreted M. tuberculosis antigens, ESAT-6 (Early Secret Antigen Target-6), CFP-10 (culture-filtrate protein-10) and complex 85 proteins (Ag85A, B, C) are best studied.

Близкородственные белки Ag85A, В, С кодируются тремя отдельными генами, присутствующими во многих штаммах микобактерий, в том числе в вакцинном штамме BCG (Wiker H.G., Harboe M. The Antigen 85 Complex: a Major Secretion Product of Mycobacterium tuberculosis. Microbiol. Reviews., 1992, Vol.56, No.4, pp.648-661). Антигены 85 также участвует в формировании Т-клеточного ответа у лиц, инфицированных М.tuberculosis (Launois P, DeLeys R, Niang MN, et al. Т cell epitope mapping of the major secreted mycobacterial antigen Ag85A in tuberculosis and leprosy. Infect. Immun., 1994, Vol.62, pp.3679-3687).The closely related proteins Ag85A, B, C are encoded by three separate genes present in many strains of mycobacteria, including the BCG vaccine strain (Wiker HG, Harboe M. The Antigen 85 Complex: a Major Secretion Product of Mycobacterium tuberculosis. Microbiol. Reviews.,. 1992, Vol. 56, No.4, pp. 648-661). Antigens 85 are also involved in the formation of a T-cell response in individuals infected with M. tuberculosis (Launois P, DeLeys R, Niang MN, et al. T cell epitope mapping of the major secreted mycobacterial antigen Ag85A in tuberculosis and leprosy. Infect. Immun. 1994, Vol.62, pp.3679-3687).

Задачей изобретения является разработка вакцинных препаратов на основе отдельных белковых компонентов с высоким уровнем экспрессии и стабильности этих белков в бактериальной системе, с высокой степенью очистки и стабильности компонентов.The objective of the invention is to develop vaccines based on individual protein components with a high level of expression and stability of these proteins in the bacterial system, with a high degree of purification and stability of the components.

Для решения этой задачи используется конструирование химерных белков за счет соединения в одной рамке трансляции двух генов - гена для вакцинирующего белка и гена для белка-носителя, что приводит к синтезу в бактериальной системе химерного белка. Были созданы рекомбинантные белки, состоящие из двух компонентов: антигена М. tuberculosis и целлюлозо-связывающего домена CelD из термофильного микроорганизма Anaerocellum thermophilum (CBD). Рекомбинантные белки, имеющие в своем составе CBD, можно в одну стадию иммобилизовать на целлюлозном носителе. В результате происходит их одновременная очистка, концентрирование и стабилизация, а также обеспечивается защита от протеаз бактерий-продуцентов. При этом исходные антигенные свойства функционально активного белкового домена не нарушаются.To solve this problem, we use the design of chimeric proteins by combining two genes in one translation frame — a gene for a vaccinating protein and a gene for a carrier protein, which leads to the synthesis of a chimeric protein in the bacterial system. Recombinant proteins were created consisting of two components: M. tuberculosis antigen and the cellulose-binding domain of CelD from the thermophilic microorganism Anaerocellum thermophilum (CBD). Recombinant proteins containing CBD can be immobilized in a single step on a cellulose carrier. The result is their simultaneous purification, concentration and stabilization, as well as protection against proteases of producer bacteria. In this case, the initial antigenic properties of the functionally active protein domain are not violated.

Кроме того, был получен синтетический ген Ag85A. Для обеспечения высокого уровня экспрессии данного гена в гетерологичной системе проводили оптимизацию кодонов. В результате был спланирован синтетический ген Ag85A, который отличался от нативного микобактериального гена по нуклеотидному составу при сохраненной аминокислотной последовательности кодируемого им белка Ag85A. Этот прием позволил получить высокоэффективный штамм-продуцент, синтезирующий до около 15-20% рекомбинантного антигена Ag85A от суммарного белка клетки.In addition, a synthetic Ag85A gene was obtained. To ensure a high level of expression of this gene in a heterologous system, codons were optimized. As a result, the synthetic Ag85A gene was planned, which differed from the native mycobacterial gene in nucleotide composition with the preserved amino acid sequence of the Ag85A protein encoded by it. This technique made it possible to obtain a highly efficient producer strain synthesizing up to about 15-20% of the recombinant Ag85A antigen from the total protein of the cell.

При использовании этих подходов был получен двухкомпонентный рекомбинантный белок. Последовательность гена М. tuberculosis Ag85A кодирует полноразмерный белок, который формирует первый белковый домен, определяющий функциональные иммунологические свойства комплексной молекулы. Далее следует соединяющая (спейсерная) аминокислотная последовательность из нескольких чередующихся остатков глицина и серина (Gly-Ser). Второй белковый домен кодируется последовательностью гена эндоглюканазы CelD A.thermophilum; он определяет способность продукта взаимодействовать с целлюлозным сорбентом. Белковые продукты нарабатываются в непатогенных лабораторных штаммах Е.coli. Иммобилизированные на целлюлозе антигены представляют собой суспензию сорбента с адсорбированными на нем белками. Целлюлозный носитель выступает в роли адъюванта при иммунизации, обеспечивающего укрупнение, полимеризацию антигена, без которого развивается более слабый иммунный ответ на белковые моно-антигены. Антигены в свободном состоянии представляют собой растворы с определенной ионной силой, свободные от примесей липополисахаридов и ДНК штамма-продуцента.Using these approaches, a two-component recombinant protein was obtained. The sequence of the M. tuberculosis gene Ag85A encodes a full-sized protein that forms the first protein domain that determines the functional immunological properties of the complex molecule. The following is the connecting (spacer) amino acid sequence of several alternating glycine and serine residues (Gly-Ser). The second protein domain is encoded by the A.thermophilum CelD endoglucanase gene sequence; it determines the ability of the product to interact with the cellulosic sorbent. Protein products are produced in non-pathogenic laboratory E. coli strains. Antigens immobilized on cellulose are a suspension of a sorbent with proteins adsorbed on it. The cellulose carrier acts as an adjuvant in immunization, which provides antigen enlargement and polymerization, without which a weaker immune response to mono-protein antigens develops. Free antigens are solutions with a certain ionic strength, free from impurities of lipopolysaccharides and DNA of the producer strain.

Очистка конечных продуктов от высокотоксичных для организма липополисахаридов, балластных белков, ДНК и РНК штаммов-продуцентов является важной проблемой.Purification of end products from highly toxic lipopolysaccharides, ballast proteins, DNA and RNA of producer strains is an important problem.

Таким образом, заявляемая группа изобретений позволяет получить оптимальный для гетерологичной экспрессии синтетический ген Ag85A, создавать штамм Е. coli, обеспечивающий высокий уровень продукции рекомбинантного белка, содержащего белок М. tuberculosis Ag85A; получить простую и эффективную схему очистки рекомбинантного белка, специфически и эффективно индуцирующего иммунный ответ на антигены микобактерий, в том числе синтез ИФН-гамма, необходимый для противотуберкулезной защиты; создавать иммуногенные композиции на основе рекомбинантного белка на целлюлозном носителе (адъювант).Thus, the claimed group of inventions allows to obtain the optimal synthetic gene Ag85A for heterologous expression, to create an E. coli strain that provides a high level of production of a recombinant protein containing M. tuberculosis Ag85A protein; to obtain a simple and effective scheme for purification of a recombinant protein that specifically and effectively induces an immune response to mycobacterial antigens, including the synthesis of IFN-gamma, necessary for anti-tuberculosis protection; to create immunogenic compositions based on a recombinant protein on a cellulose carrier (adjuvant).

Указанный результат достигается за счет синтеза рекомбинатного белка Ag85A-CBD в клетках рекомбинантного штамма Е. coli M15 [pREP4, pAg85A-CBD], несущего рекомбинантную плазмиду pAg85A-CBD. Также за счет создания комплексного препарата Ag85A-CBD-целлюлоза, в котором рекомбинантный белок Ag85A-CBD (концентрация 5,21 мг/мл) иммобилизован на целлюлозе (по массе 2,8% в препарате) и ресуспендирован в 1× PBS буфере pH 7,2-7,4.This result is achieved through the synthesis of the recombinant protein Ag85A-CBD in the cells of the recombinant strain E. coli M15 [pREP4, pAg85A-CBD], carrying the recombinant plasmid pAg85A-CBD. Also, by creating a complex preparation Ag85A-CBD-cellulose, in which the recombinant protein Ag85A-CBD (concentration 5.21 mg / ml) is immobilized on cellulose (2.8% by weight in the preparation) and resuspended in 1 × PBS pH 7 buffer , 2-7.4.

Сущность изобретения состоит в том, что плазмида содержит следующие существенные для ее функционирования структурные элементы:The essence of the invention lies in the fact that the plasmid contains the following structural elements essential for its functioning:

а) синтетический ген, кодирующий последовательность белка Ag85A М. tuberculosis (912 п.н.);a) a synthetic gene encoding the sequence of M. tuberculosis Ag85A protein (912 bp);

б) искусственный бактериальный оперон химерного белка, состоящий из:b) an artificial bacterial operon of a chimeric protein, consisting of:

- промоторной области раннего промотора бактериофага Т5 (7-87 п.н.), обеспечивающей эффективную транскрипцию мРНК;- the promoter region of the early promoter of the T5 bacteriophage (7-87 bp), which provides efficient transcription of mRNA;

- рекомбинантного гена, кодирующего химерный белок «последовательность белка Ag85A М. tuberculosis - спейсер - целлюлозо-связывающий домен А. thermophilum» - Ag85A-CBD (117-1628 п.н.);- a recombinant gene encoding a chimeric protein "M. tuberculosis Ag85A protein sequence - spacer - A. thermophilum cellulose-binding domain" - Ag85A-CBD (117-1628 bp);

- нетранслируемой области терминации транскрипции бактериального оперона, обеспечивающей эффективное окончание транскрипции pAg85A-CBD (1659-1665 п.н.);- the untranslated region of the termination of transcription of the bacterial operon, which ensures the effective termination of transcription of pAg85A-CBD (1659-1665 bp);

в) бактериальный оперон bla, кодирующий белок бета-лактамазу, селективный маркер для трансформации штамма Е. coli pAg85A-CBD (3826-4686 п.н.) комплементарной цепи;c) the bacterial operon bla encoding beta-lactamase protein, a selective marker for the transformation of the E. coli strain pAg85A-CBD (3826-4686 bp) of the complementary chain;

г) бактериальный участок инициации репликации типа ColE1, обеспечивающий репликацию плазмиды в штамме Е. coli: pAg85A-CBD (3063-3074 п.н.).d) a bacterial site of ColE1 type replication initiation, which provides plasmid replication in the E. coli strain: pAg85A-CBD (3063-3074 bp).

Таким образом, создана рекомбинантная плазмида pAg85A-CBD (4891 п.н.), кодирующая бифункциональный рекомбинантный белок Ag85A-CBD, обладающий способностью самопроизвольно связываться с целлюлозосодержащим сорбентом. Плазмида содержит следующие структурные элементы: искусственный бактериальный оперон химерного белка, включающий промоторную область раннего промотора бактериофага Т5 (80 п.н.), ген химерного белка Ag85A-CBD (1511 п.н.) и терминатор транскрипции (94 п.н.); бактериальный оперон бета-лактамазы (860 п.н.) и бактериальный участок инициации репликации типа ColE1 (11 п.н.). Штамм-продуцент рекомбинантного белка Ag85A-CBD получают трансформацией клеток Е. coli штамма M15 [pREP4] плазмидой pAg85A-CBD. Штамм обеспечивает продукцию рекомбинантного белка Ag85A-CBD после проведения процедуры индукции (изопропил-β-D-тио-галактопиранозидом) (ИПТГ) до 12-15% от тотального белка клетки.Thus, a recombinant plasmid pAg85A-CBD (4891 bp) was created that encodes a bifunctional recombinant protein Ag85A-CBD, which has the ability to spontaneously bind to a cellulose-containing sorbent. The plasmid contains the following structural elements: an artificial bacterial operon of the chimeric protein, including the promoter region of the early promoter of the T5 bacteriophage (80 bp), the gene of the chimeric protein Ag85A-CBD (1511 bp) and the transcription terminator (94 bp) ; beta-lactamase bacterial operon (860 bp) and ColE1 type bacterial replication initiation site (11 bp). The recombinant protein producing strain Ag85A-CBD is obtained by transforming E. coli cells of strain M15 [pREP4] with plasmid pAg85A-CBD. The strain provides the production of recombinant protein Ag85A-CBD after the induction procedure (isopropyl-β-D-thio-galactopyranoside) (IPTG) up to 12-15% of the total protein of the cell.

Штамм Е.coli M15 [pREP4], несущий плазмиду pAg85A-CBD, - продуцент бифункционального рекомбинантного белка Ag85A-CBD характеризуется следующими признаками.Strain E. coli M15 [pREP4], carrying the plasmid pAg85A-CBD, the producer of the bifunctional recombinant protein Ag85A-CBD is characterized by the following features.

Культурально-морфологические признаки. Клетки прямые, палочковидные, неподвижные, грамотрицательные. При рассеве на чашке с 2,0% агаризованной средой LB рост в виде отдельных колоний, иногда в R-форме с неровными краями. Хорошо растет на плотных и жидких питательных средах (LB-бульон, LB-агар, МПА, МПБ).Cultural and morphological characters. Cells are straight, rod-shaped, motionless, gram-negative. When sieving on a plate with 2.0% agarized LB medium, growth is in the form of separate colonies, sometimes in the R-form with uneven edges. It grows well on solid and liquid nutrient media (LB-broth, LB-agar, MPA, MPB).

Физиолого-биохимические признаки. Клетки растут при температуре от +4°С до +42°С, при оптимуме pH 6,8-7,5. Штамм разлагает глюкозу, маннит с образованием кислоты, не разлагает сахарозу, арабинозу, галактозу, сбраживает мальтозу, ксилозу, сорбит, рамнозу. Существенным при использовании данного штамма является его чувствительность к налидиксовой кислоте (25 мг/мл), стрептомицину (20 мг/мл) и рифампицину (25 мг/мл). Проявляет устойчивость к ампициллину (до 300 мкг/мл), обусловленную наличием плазмиды pAg85A-CBD, и к канамицину (до 50 мкг/мл), обусловленную наличием плазмиды pREP4.Physiological and biochemical characteristics. Cells grow at temperatures from + 4 ° C to + 42 ° C, with an optimum pH of 6.8-7.5. The strain decomposes glucose, mannitol with the formation of acid, does not decompose sucrose, arabinose, galactose, ferments maltose, xylose, sorbitol, rhamnose. Significant when using this strain is its sensitivity to nalidixic acid (25 mg / ml), streptomycin (20 mg / ml) and rifampicin (25 mg / ml). It is resistant to ampicillin (up to 300 μg / ml), due to the presence of plasmid pAg85A-CBD, and to kanamycin (up to 50 μg / ml), due to the presence of plasmid pREP4.

По созданию комплексного препарата рекомбинантного белка и аморфной целлюлозы технический результат достигается за счет создания двухкомпонентного рекомбинатного белка Ag85A-CBD, состоящего из белка Ag85A M.tuberculosis и гена эндоглюконазы CelD A.thermophilum. А также за счет получения комплексного препарата (иммунологической композиции), в котором рекомбинатный белок (Ag-CBD) иммоблизован на аморфной целлюлозе (Ag-CBD-целлюлоза).To create a complex preparation of recombinant protein and amorphous cellulose, the technical result is achieved by creating a two-component recombinant protein Ag85A-CBD, consisting of M. tuberculosis Ag85A protein and CelD A.thermophilum endogluconase gene. And also by obtaining a complex preparation (immunological composition) in which a recombinant protein (Ag-CBD) is immobilized on amorphous cellulose (Ag-CBD-cellulose).

Рекомбинантный белок Ag85A-CBD имеет в своем составе домен, определяющий его способность связываться с целлюлозой, что позволяет проводить в одну стадию концентрирование, очистку и иммобилизацию белкового продукта на целлюлозе. Иммобилизация на целлюлозе обеспечивается за счет присутствия в рекомбинантном белке целлюло-зосвязывающего домена эндоглюконазы CelD из термофильного микроорганизма A. thermophilum, который обладает высоким сродством к кристаллической и аморфной целлюлозам и обеспечивает необратимое связывание с носителем в широком диапазоне значений pH 4-11, температуры: от 0 до +75°С и концентраций NaCl: от 0 до 5 М.The recombinant protein Ag85A-CBD contains a domain that determines its ability to bind to cellulose, which allows concentration, purification and immobilization of the protein product on cellulose in one step. Cellulose immobilization is ensured by the presence in the recombinant protein of the cellulose-binding domain of the CelD endogluconase from the thermophilic microorganism A. thermophilum, which has a high affinity for crystalline and amorphous celluloses and provides irreversible binding to the carrier in a wide range of pH 4-11, temperatures: from 0 to + 75 ° C and NaCl concentrations: from 0 to 5 M.

Поскольку в Е. coli отсутствуют белки, связывающиеся с целлюлозой, то синтезируемый в клетках Е. coli, трансформированных плазмидой pAg85A-CBD, рекомбинантный белок Ag85A-CBD является единственным белком штамма-продуцента, прочно связывающимся с целлюлозой. Это обеспечивает возможность одностадийного получения высокоочищенного препарата белка, иммобилизованного на сорбенте.Since cellulose binding proteins are absent in E. coli, the recombinant protein Ag85A-CBD synthesized in E. coli cells transformed with pAg85A-CBD plasmid is the only protein of the producer strain that binds strongly to cellulose. This provides the possibility of a single-stage preparation of a highly purified protein preparation immobilized on a sorbent.

Была исследована иммуногенность комплексного препарата Ag85A-CBD-целлюлоза на мышах двумя методами. Во-первых, мышей иммунизировали в подушечки задних лап и через 18 дней сравнивали пролиферативный ответ Т-клеток с ответом мышей, которых иммунизировали только CBD-целлюлоза. Был выявлен выраженный специфический иммунный ответ на антиген, с индексами пролиферации опыт : контроль = 5-7. В другой схеме мышей иммунизировали под кожу спины 2-кратно с 2-недельным интервалом иммуногенным и контрольным препаратом. Через 5 недель был исследован пролиферативный ответ Т-клеток и количество Т-клеток, продуцирующих ИФН-гамма. Был выявлен 2-3-кратный прирост ИФН-гамма-положительных Т-клеток и 4-кратное усиление пролиферации в присутствии антигена в культуре клеток по сравнению с контрольными животными.The immunogenicity of the complex preparation Ag85A-CBD-cellulose in mice was studied using two methods. First, mice were immunized in the paw pads of the hind legs and after 18 days the proliferative response of T cells was compared with the response of mice that were only immunized with CBD cellulose. An expressed specific immune response to the antigen was revealed, with experience proliferation indices: control = 5-7. In another design, mice were immunized under the skin of the back 2 times with a 2-week interval immunogenic and control drug. After 5 weeks, the proliferative response of T cells and the number of T cells producing IFN-gamma were investigated. A 2-3-fold increase in IFN-gamma-positive T cells and a 4-fold increase in proliferation in the presence of antigen in cell culture were detected compared with control animals.

Для проверки протективной активности исследуемых препаратов иммунные к антигену Ag85A (иммунизация препаратом Ag85A-CBD-целлюлоза), а также контрольные животные (иммунизация CBD-целлюлоза и физиологический раствор) были заражены внутривенно вирулентным штаммом М. tuberculosis H37Rv в дозе 5×106 КОЕ/мышь. Через 3 недели после заражения по 4 мыши из каждой группы были забиты и гомогенаты органов были посеяны на чашки Петри с агаром Дюбо. В легких и селезенках мышей, иммунных к Ag85A, наблюдалось 5-кратное уменьшение бактериальной нагрузки по сравнению с контрольными животными.To test the protective activity of the studied drugs, they are immune to the Ag85A antigen (immunization with Ag85A-CBD-cellulose), as well as control animals (immunization with CBD-cellulose and saline) were infected with an intravenously virulent M. tuberculosis H37Rv strain at a dose of 5 × 10 6 CFU / mouse. 3 weeks after infection, 4 mice from each group were scored and organ homogenates were seeded on Petri dishes with Dubo agar. In the lungs and spleens of mice immune to Ag85A, a 5-fold decrease in bacterial load was observed compared to control animals.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является получение штамма-продуцента, обеспечивающего высокий уровень продукции устойчивого иммуногенного белка, который может быть получен, иммобилизован и очищен в одну стадию. Получена эффективная иммуногенная композиция против туберкулеза.The technical result achieved by the implementation of the invention is to obtain a producer strain that provides a high level of production of a stable immunogenic protein that can be obtained, immobilized and purified in one stage. An effective immunogenic composition was obtained against tuberculosis.

Изобретение проиллюстрировано следующими примерами, приведенными ниже. Генно-инженерные и микробиологические манипуляции, амплификацию и секвенирование ДНК проводили по стандартным методикам (T.Parish, N.G.Stoker. Mycobacterium tuberculosis protocols., Humana Press Inc., 2001, Methods in molecular Medicine, 54; Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Молекулярное клонирование, М.: Мир, 1984; Клонирование ДНК. Методы. Под ред. Д.Гловера, Пер. с англ., М.: Мир, 1988; Saiki R.K., Gelfand D.H., Stoffel S. et al. Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase. Science, 1988, Vol.239, No.4839, pp.487-491; Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. DNAsequencing with chain-terminating inhibitors (DNA polymerase/nucleotide sequences/bacteriophage 4Х174). Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1977, Vol.74, No.12, pp.5463-5467).The invention is illustrated by the following examples below. Genetic engineering and microbiological manipulations, amplification and DNA sequencing were performed according to standard methods (T. Parish, NGStoker. Mycobacterium tuberculosis protocols., Humana Press Inc., 2001, Methods in molecular Medicine, 54; Maniatis T., Fritsch E., Sambrook J. Molecular Cloning, M .: Mir, 1984; DNA Cloning, Methods, Edited by D. Glover, Translated from English, M .: Mir, 1988; Saiki RK, Gelfand DH, Stoffel S. et al. Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase. Science, 1988, Vol. 239, No. 4839, pp. 487-491; Sanger F., Nicklen S., Coulson AR DNAsequencing with chain-terminating inhibitors (DNA polymerase (nucleotide sequences / bacteriophage 4X174). Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1977, Vol. 74, No.12, pp. 5463-5467).

Пример 1. Получение плазмиды.Example 1. Obtaining a plasmid.

а) Получение фрагмента гена белка М. tuberculosis.a) Obtaining a gene fragment of the protein M. tuberculosis.

Синтетический ген белка Ag85A был спланирован на основе последовательности белка таким образом, что нуклеотидный состав кодонов был оптимизирован для гетерологичной экспрессии в непатогенном лабораторном штамме Е. coli, a аминокислотный состав синтезируемого рекомбинатного белка не изменялся. Для клонирования фрагмента ДНК последовательность гена была фланкирована сайтами эндонуклеаз рестрикции BamHI, BspMII (Kpn2I) (данные не представлены).The synthetic gene of the Ag85A protein was designed based on the protein sequence so that the nucleotide composition of the codons was optimized for heterologous expression in the non-pathogenic laboratory E. coli strain, and the amino acid composition of the synthesized recombinant protein was not changed. To clone a DNA fragment, the gene sequence was flanked by restriction endonucleases BamHI, BspMII (Kpn2I) (data not shown).

Фрагмент гена белка Ag85A был синтезирован твердофазным амидофосфитным методом (ЗАО «Евроген», РФ) на синтезаторе Applied Biosystems ABI 3900 с последующим клонированием ДНК дуплекса в pAL-TA вектор. Первичную структуру полученной конструкции подтверждали секвенированием. Для последующего переклонирования фрагмента гена ag85A в экспрессионный вектор в его последовательности были введены сайты эндонуклеаз рестрикции BamHI, BspMII (Kpn2I), BglII, PvuI, а также кодоны инициации и терминации трансляции.A fragment of the Ag85A protein gene was synthesized by the solid-phase amidophosphite method (ZAO Evrogen, RF) using an Applied Biosystems ABI 3900 synthesizer, followed by cloning of the duplex DNA into a pAL-TA vector. The primary structure of the resulting construct was confirmed by sequencing. For subsequent cloning of the ag85A gene fragment, the restriction endonucleases BamHI, BspMII (Kpn2I), BglII, PvuI, as well as translation initiation and termination codons, were introduced into the expression vector in its sequence.

б) Получение плазмиды, содержащей последовательность гена микобактериального белка, Gly-Ser спейсера и целлюлозо-связывающего домена CBD.b) Obtaining a plasmid containing the gene sequence of the mycobacterial protein, the Gly-Ser spacer and the cellulose-binding domain of CBD.

Для получения конструкции, кодирующей последовательность гена белка М.tuberculosis Ag85A, Gly-Ser спейсера, и целлюлозо-связывающего домена CBD, плазмиду pALTA-Ag85A гидролизовали эндонуклеазами рестрикции BglII и PvuI при 37°С в буфере, содержащем 50 мМ Трис-HCl (pH 7,5), 10 мМ хлорида магния, 100 мМ хлорида натрия и 0,1 мг/мл BSA, в течение 1 часа. Плазмиду pspCBD (ptt10), кодирующую последовательность Gly-Ser и целлюлозо-связывающего домена, гидролизовали эндонуклеазами рестрикции BamHI и BglI при 37°С в буфере, содержащем 66 мМ Трис-ацетата (pH 7,9 при 37°С), 20 мМ ацетата магния, 132 мМ ацетата калия и 0,2 мг/мл BSA в течение 1 часа. В 1,2% агарозном геле проводили разделение продуктов рестрикции. Выделенные из агарозного геля фрагменты рестрикции плазмидных ДНК pALTA-Ag85A (1630 п.н.) и pspCBD (3261 п.н.) лигировали с помощью ДНК-лигазы бактериофага Т4. Методом электропорации полученной лигазной смесью трансформировали компетентные клетки Е. coli M15 [pREP4]. После трансформации клоны отбирали на агаризованнной среде LB, содержащей антибиотики ампициллин и канамицин. Плазмидную ДНК выделяли методом щелочного лизиса, анализировали методом рестрикционного картирования эндонуклеазами рестрикции BamHI, BglI, BgLII, NcoI, PvuI. Отбирали клоны плазмидной ДНК pAg85A-CBD (4891 п.н.), содержащей в своем составе последовательность туберкулезного белка, Gly-Ser спейсера, и целлюлозо-связывающего домена CBD. Первичную структуру полученной конструкции подтверждали секвенированием. На фиг.1 приведена схема плазмиды pAg85A-CBD.To obtain a construct encoding the gene sequence of the M. tuberculosis protein Ag85A protein, Gly-Ser spacer, and the cellulose-binding domain of CBD, plasmid pALTA-Ag85A was hydrolyzed with restriction endonucleases BglII and PvuI at 37 ° C in a buffer containing 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM magnesium chloride, 100 mM sodium chloride and 0.1 mg / ml BSA, for 1 hour. Plasmid pspCBD (ptt10) encoding the sequence of Gly-Ser and the cellulose-binding domain was digested with restriction endonucleases BamHI and BglI at 37 ° C in a buffer containing 66 mM Tris-acetate (pH 7.9 at 37 ° C), 20 mM acetate magnesium, 132 mM potassium acetate and 0.2 mg / ml BSA for 1 hour. Restriction products were separated on a 1.2% agarose gel. The restriction fragments of plasmid DNA pALTA-Ag85A (1630 bp) and pspCBD (3261 bp) isolated from the agarose gel were ligated using T4 bacteriophage DNA ligase. Using electroporation, the obtained ligase mixture was used to transform competent E. coli M15 cells [pREP4]. After transformation, clones were selected on LB agar medium containing antibiotics ampicillin and kanamycin. Plasmid DNA was isolated by alkaline lysis, analyzed by restriction mapping with restriction endonucleases BamHI, BglI, BgLII, NcoI, PvuI. Clones of plasmid DNA pAg85A-CBD (4891 bp) containing the sequence of the tuberculosis protein, Gly-Ser spacer, and CBD cellulose-binding domain were selected. The primary structure of the resulting construct was confirmed by sequencing. Figure 1 shows a diagram of the plasmid pAg85A-CBD.

Пример 2. Конструирование штамма Е. coli - продуцента рекомбинантного антигена М. tuberculosis, соединенного с целлюлозосвязывающим доменом.Example 2. Construction of a strain of E. coli - producer of the recombinant antigen M. tuberculosis, connected to the cellulose-binding domain.

Для получения штамма Е. coli - продуцента рекомбинантного белка Ag85A-CBD, клетки штамма Е. coli M15 [pREP4] трансформировали плазмидой pAg85A-CBD. Трансформированные клетки выращивали в 3,5 мл среды LB с ампициллином и канамицином при 37°С до оптической плотности, соответствующей 1 ед. поглощения при длине волны 550 нм (около 2,5 ч). В культуру добавляли 3 мкл 0,1 М раствора изопропил-бета-D-тиогалактопиранозида (ИПТГ, IPTG) и выращивали в течение 3 ч. Для контроля продукции рекомбинантного белка в штамме Е. coli M15 [pREP4, pAg85A-CBD] применяли метод электрофореза по Лэммли в присутствии додецилсульфата натрия (ДСН). Разделение белков проводили в 12% полиакриламидном геле (ПААГ) в стандартной системе буферов (электродный буфер: 25 мМ Tris-HCl, 192 мМ глицин, 0,1% додецилсульфат натрия, pH 8,3; буфер для геля: 375 мМ Трис-HCl, pH 8,8). По окончании электрофореза гели окрашивали 0,15% раствором Кумасси G250 в 25% изопропаноле и 10% уксусной кислоте и отмывали в 10% уксусной кислоте.To obtain the E. coli strain, a producer of the recombinant protein Ag85A-CBD, cells of the E. coli strain M15 [pREP4] were transformed with the plasmid pAg85A-CBD. Transformed cells were grown in 3.5 ml of LB medium with ampicillin and kanamycin at 37 ° C to an optical density corresponding to 1 unit. absorption at a wavelength of 550 nm (about 2.5 hours). 3 μl of a 0.1 M solution of isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside (IPTG, IPTG) was added to the culture and grown for 3 h. Electrophoresis was used to control the production of the recombinant protein in E. coli M15 strain [pREP4, pAg85A-CBD] according to Laemmli in the presence of sodium dodecyl sulfate (SDS). Protein separation was carried out on a 12% polyacrylamide gel (PAGE) in a standard buffer system (electrode buffer: 25 mM Tris-HCl, 192 mM glycine, 0.1% sodium dodecyl sulfate, pH 8.3; gel buffer: 375 mM Tris-HCl pH 8.8). At the end of electrophoresis, the gels were stained with 0.15% Coomassie G250 solution in 25% isopropanol and 10% acetic acid and washed in 10% acetic acid.

При сравнении спектра белков в штаммах Е. coli M15 [pREP4], Е. coli M15 [pREP4, pAg85A-CBD] обнаруживали появление дополнительной белковой полосы, молекулярная масса которой составила 54,1 кДа, что соответствовало расчетной для белка Ag85A-CBD. Уровень синтеза белков в Е.coli определяли, сравнивая интенсивность окрашивания полосы рекомбинантного белка с полосой соответствующего белка-стандарта Unstained Protein Molecular Weight Marker («Fermentas», Литва).When comparing the spectrum of proteins in strains of E. coli M15 [pREP4], E. coli M15 [pREP4, pAg85A-CBD], the appearance of an additional protein band was detected, the molecular weight of which was 54.1 kDa, which corresponded to the calculated value for the protein Ag85A-CBD. The level of protein synthesis in E. coli was determined by comparing the staining intensity of the recombinant protein band with the band of the corresponding Unstained Protein Molecular Weight Marker standard protein (Fermentas, Lithuania).

Для проверки растворимости синтезируемого белка биомассу выращенного штамма Е. coli M15 [pREP4, pAg85A-CBD] подвергали разрушению в 1% TES буфере (25 мМ Трис-HCl, 5 мМ ЭДТА, 50 мМ NaCl, 1% Тритон Х-100, 5 мг/мл лизоцим) в соотношение биомасса-буфер 1:2 и гомогенизировали до однородной массы. После центрифугирования пробы разделяли на 2 фракции: растворимых клеточных белков (надосадочная жидкость) и нерастворимых (осадок). Обе фракции подвергали разрушению в лизирующем буфере (0,05 М Трис-HCl, pH 6.8, 0,5% Triton X-100, 0,5 М NaCl, 0,25 М MgCl2, 5 мг/мл лизоцим, 10 мг/мл PMSF, 20 мг/мл ДНКаза) в соотношении 1:1; гомогенизировали до однородной массы; прогревали при +95°С 15 мин. Результаты контролировали с помощью электрофореза по Лэммли. Было показано, что рекомбинантный белок Ag85A-CBD синтезируется в клетках Е. coli как в растворимой фракции, так и виде телец-включений.To test the solubility of the synthesized protein, the biomass of the grown E. coli M15 strain [pREP4, pAg85A-CBD] was destroyed in 1% TES buffer (25 mM Tris-HCl, 5 mM EDTA, 50 mM NaCl, 1% Triton X-100, 5 mg / ml lysozyme) in the ratio of biomass-buffer 1: 2 and homogenized to a homogeneous mass. After centrifugation, the samples were divided into 2 fractions: soluble cellular proteins (supernatant) and insoluble (precipitate). Both fractions were degraded in lysis buffer (0.05 M Tris-HCl, pH 6.8, 0.5% Triton X-100, 0.5 M NaCl, 0.25 M MgCl 2 , 5 mg / ml lysozyme, 10 mg / ml PMSF, 20 mg / ml DNase) in a 1: 1 ratio; homogenized to a homogeneous mass; warmed at + 95 ° C for 15 minutes The results were monitored by Lammley electrophoresis. It was shown that the recombinant protein Ag85A-CBD is synthesized in E. coli cells both in the soluble fraction and in the form of Taurus inclusions.

Пример 3. Получение рекомбинантного белка Ag85A-CBD в свободном состоянии и иммобилизованного на целлюлозе.Example 3. Obtaining recombinant protein Ag85A-CBD in a free state and immobilized on cellulose.

Для получения рекомбинантного белка культуру штамма Е. coli M15 [pREP4, pAg85A-CBD] выращивали в 1000 мл среды LB с ампициллином и канамицином при 37°С до оптической плотности, соответствующей 1 ед. поглощения при длине волны 550 нм. В среду добавляли 100 мкл 0,1 М раствора ИПТГ и выращивали в течение 3 ч. Клетки осаждали центрифугированием при 5500 об/мин в течение 15 мин.To obtain a recombinant protein, a culture of E. coli strain M15 [pREP4, pAg85A-CBD] was grown in 1000 ml of LB medium with ampicillin and kanamycin at 37 ° C to an optical density corresponding to 1 unit. absorption at a wavelength of 550 nm. 100 μl of a 0.1 M IPTG solution was added to the medium and grown for 3 hours. Cells were pelleted by centrifugation at 5500 rpm for 15 minutes.

Осадок ресуспендировали в лизирующем буфере, содержащем 50 мМ Трис-HCl (pH 8,0), 0,25 мМ NaCl, 5 мМ MgCl2, 0,15 мМ PMSF, 0,1% Тритон-Х100, 0,5 мг/мл лизоцима, 20 мг/мл ДНКазы; из расчета 1 г биомассы на 4 мл буфера. Дополнительно суспензию обрабатывали ультразвуком 3 раза по 20 сек. После центрифугирования при 16000 об/мин в течение 30 мин фракция нерастворимых клеточных белков оставалась в осадке, растворимых - в надосадочной жидкости.The pellet was resuspended in lysis buffer containing 50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 0.25 mM NaCl, 5 mM MgCl 2 , 0.15 mM PMSF, 0.1% Triton-X100, 0.5 mg / ml lysozyme, 20 mg / ml DNase; based on 1 g of biomass per 4 ml of buffer. Additionally, the suspension was treated with ultrasound 3 times for 20 seconds. After centrifugation at 16,000 rpm for 30 min, the fraction of insoluble cellular proteins remained in the sediment, soluble in the supernatant.

Осадок (нерастворимая фракция) суспендировали в лизирующем буфере (50 мМ Трис-HCl (pH 8,0), 10 мМ ЭДТА, 0,002 объема β-меркаптанола) и добавляли равный (по массе) объем мочевины. После перемешивания выдерживали на водяной бане при +37°С до полного растворения мочевины. Центрифугировали при 12000 об/мин 30 мин и отбирали надосадочную жидкость. Для очистки рекомбинантных белков надосадочную жидкость переносили на колонку с микрокристаллической целлюлозой (Perloza MT-200, «Iontosorb», Czech Republic). Элюцию белков с целлюлозы проводили раствором 8 - 2 М мочевины и 50 мМ Трис-HCl (pH 8,0). Для удаления мочевины образцы диализовали против PBS буфера при 25°С в течение ночи.The precipitate (insoluble fraction) was suspended in lysis buffer (50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 10 mM EDTA, 0.002 volume of β-mercaptanol) and an equal (by weight) volume of urea was added. After mixing, it was kept in a water bath at + 37 ° C until the urea was completely dissolved. It was centrifuged at 12,000 rpm for 30 minutes and the supernatant was taken. To purify recombinant proteins, the supernatant was transferred onto a microcrystalline cellulose column (Perloza MT-200, Iontosorb, Czech Republic). Protein elution from cellulose was carried out with a solution of 8–2 M urea and 50 mM Tris-HCl (pH 8.0). To remove urea, the samples were dialyzed against PBS buffer at 25 ° C. overnight.

Растворимую фракцию белков использовали для иммобилизации на инъекционной (аморфной) целлюлозе. К надосадочной жидкости добавляли 1/3 объема 30% суспензии целлюлозы и буфер, содержащий 0,5% Тритона Х-100, 0,5 М NaCl; инкубировали при 25°С 1 ч. Центрифугировали в течение 10 мин при 8000 об/мин, осадок ресуспендировали в том же буфере; отмывку целлюлозы повторили 2 раза. Осадок ресуспендировали в PBS буфере. В иммобилизованном на сорбенте состоянии белки представляют собой суспензию.The soluble protein fraction was used for immobilization on injection (amorphous) cellulose. 1/3 of the volume of a 30% suspension of cellulose and a buffer containing 0.5% Triton X-100, 0.5 M NaCl were added to the supernatant; incubated at 25 ° C for 1 h. Centrifuged for 10 min at 8000 rpm, the pellet was resuspended in the same buffer; cellulose washing was repeated 2 times. The pellet was resuspended in PBS buffer. In a state immobilized on a sorbent, proteins are a suspension.

Концентрацию белков в свободной и иммобилизованной формах определяли по Бредфорду при длине волны 595 нм. Для определения % содержания целлюлозы в пробах, где белки были иммобилизованы на сорбенте, образцы подвергали лиофилизации в течение двух дней с последующим пересчетом полученных масс. Таким образом, были получены следующие комплексные препараты (иммуногенные композиции) (Ag-CBD, Ag-CBD-целлюлоза), степень чистоты которых составила не менее 95%:The concentration of proteins in free and immobilized forms was determined by Bradford at a wavelength of 595 nm. To determine the% cellulose content in the samples, where the proteins were immobilized on a sorbent, the samples were lyophilized for two days, followed by recounting of the obtained masses. Thus, the following complex preparations (immunogenic compositions) were obtained (Ag-CBD, Ag-CBD-cellulose), the purity of which was not less than 95%:

№ п/пNo. p / p Название образцаSample Name Концентрация белка в образце, мг/млThe concentration of protein in the sample, mg / ml % целлюлозы в образце% cellulose in the sample 1one Ag85A-CBDAg85A-CBD 5,185.18 нетno 22 CBDCBD 1,361.36 нетno 33 Ag85A-CBD-целлюлозаAg85A-CBD Cellulose 5,215.21 2.82.8 55 CBD-целлюлозаCBD pulp 5,65,6 2,82,8 66 целлюлозаcellulose нетno 2,82,8

Пример 4. Способ проверки иммуногенности комплексных препаратов Ag-CBD-целлюлоза на мышах.Example 4. A method for checking the immunogenicity of complex preparations of Ag-CBD-cellulose in mice.

Самкам мышей инбредной линии мышей I/St, генетически чувствительных к туберкулезу (Nikonenko BV, Averbakh MM, Lavebratt С, Schurr E, Apt AS. Comparative analysis of mycobacterial infections in susceptible I/St and resistant A/Sn inbred mice. Tubercle Lung Dis, 2000, 80:15-25), вводили подкожно с двухнедельным интервалом следующие препараты: 1) Ag85A-CBD-целлюлоза (10 мкг на мышь по содержанию Ag85A); 2) CBD-целлюлоза (10 мкг на мышь по содержанию CBD) - отрицательный контроль; 3) однократно вакцина BCG (106 КОЕ на мышь) - положительный контроль. Через 5 недель оценивали содержание в селезенках Т-лимфоцитов, продуцирующих ИФН-гамма в присутствии соответствующих антигенов в культуральной жидкости методом ELISPOT, с подсчетом клеток, реагирующих с антителами анти-ИФН-гамма, через 60 часов после начала культивирования. Результаты приведены в таблице:Female mice of an inbred line of I / St mice genetically sensitive to tuberculosis (Nikonenko BV, Averbakh MM, Lavebratt C, Schurr E, Apt AS. Comparative analysis of mycobacterial infections in susceptible I / St and resistant A / Sn inbred mice. Tubercle Lung Dis , 2000, 80: 15-25), the following preparations were injected subcutaneously at a two-week interval: 1) Ag85A-CBD-cellulose (10 μg per mouse according to Ag85A content); 2) CBD cellulose (10 μg per mouse according to CBD content) - negative control; 3) a single vaccine BCG (10 6 CFU per mouse) - a positive control. After 5 weeks, the content in the spleens of T-lymphocytes producing IFN-gamma in the presence of the corresponding antigens in the culture fluid was evaluated by ELISPOT method, with counting of cells reacting with anti-IFN-gamma antibodies, 60 hours after the start of cultivation. The results are shown in the table:

ВакцинацияVaccination Количество продуцентов ИФН-гамма на 1 млн клеток селезенкиThe number of IFN-gamma producers per 1 million spleen cells Без антигена в культуреNo antigen in culture 10 мкг/мл антигена в культуре*10 μg / ml antigen in culture * Ag85A-CBD-целлюлозаAg85A-CBD Cellulose 10±310 ± 3 45±1445 ± 14 BCGBCG 31±331 ± 3 70±770 ± 7 CBD-целлюлозаCBD pulp 4±24 ± 2 17±317 ± 3 *В контрольных группах (вакцинация BCG и CBD-целлюлозой) в качестве антигена использовался ультразвуковой дезинтеграт микобактерий, т.е. смесь многих антигенов, поскольку стимуляция BCG поликлональна.* In the control groups (BCG and CBD cellulose vaccination), the ultrasonic disintegrate of mycobacteria was used as antigen, i.e. a mixture of many antigens, since BCG stimulation is polyclonal.

Результаты показывают, что вакцинация моноантигенами, связанными с целлюлозой через CBD-домен, приводит к специфической активации продуцентов ИФН-гамма. Вакцинация теми же антигенами, в тех же количествах, но без адсорбции на целлюлозе, не вызывает иммунного ответа (данные не приводятся).The results show that vaccination with monoantigens bound to cellulose through the CBD domain leads to specific activation of IFN-gamma producers. Vaccination with the same antigens, in the same quantities, but without adsorption on cellulose, does not cause an immune response (data not shown).

Пример 5. Способ проверки защитного эффекта против туберкулеза комплексных препаратов Ag-CBD-целлюлоза на мышах.Example 5. A method for checking the protective effect against tuberculosis of complex preparations of Ag-CBD-cellulose in mice.

Мышей инбредной линии C57BL/6 вакцинировали препаратами Ag85A-CBD-целлюлоза (10 мкг на мышь по содержанию Ag85A); 2) ЕSАТ-6-СВО-целлюлоза (10 мкг на мышь по содержанию ESAT-6); 3) CBD-целлюлоза (10 мкг на мышь по содержанию CBD - отрицательный контроль 1); 4) физиологическим раствором (отрицательный контроль 2) дважды, подкожно, с интервалом 2 недели. Через 5 недель после второй вакцинации мышей заражали внутривенно в дозе 5×106 КОЕ вирулентного штамма М.tuberculosis H37Rv. Через 4 недели после заражения из каждой группы забивали по 4 мыши и проводили оценку размножения микобактерий в легких и селезенке методом посева гомогенатов органов на агар Дюбо с последующим подсчетом колоний. Оставшиеся мыши (8 в каждой группе) наблюдались для определения кривых выживания. Результаты приведены на Фиг.2. Установлено, что вакцинация специфическими антигенами на целлюлозном сорбенте достоверно снижает число микобактерий в органах (Фиг.2А, Р<0,01, непарный тест Стьюдента) и продлевает срок жизни зараженных животных (Фиг.2Б, Р<0,01, критерий Гоханадля кривых выживания). Оценка параметров иммунного ответа у мышей:C57BL / 6 inbred mice were vaccinated with Ag85A-CBD-cellulose preparations (10 μg per mouse by Ag85A content); 2) ESAT-6-CBO-cellulose (10 μg per mouse according to the content of ESAT-6); 3) CBD cellulose (10 μg per mouse according to CBD content - negative control 1); 4) with physiological saline (negative control 2) twice, subcutaneously, with an interval of 2 weeks. 5 weeks after the second vaccination, the mice were infected intravenously at a dose of 5 × 10 6 CFU of the virulent M. tuberculosis H37Rv strain. 4 weeks after infection, 4 mice were scored from each group and the multiplication of mycobacteria in the lungs and spleen was assessed by seeding organ homogenates on Dubo agar followed by colony counting. The remaining mice (8 in each group) were observed to determine survival curves. The results are shown in figure 2. It was found that vaccination with specific antigens on a cellulosic sorbent significantly reduces the number of mycobacteria in organs (Fig. 2A, P <0.01, unpaired Student's test) and prolongs the life of infected animals (Fig. 2B, P <0.01, Gohanan test for curves survival). Evaluation of the parameters of the immune response in mice:

- Пролиферативная активность Т-лимфоцитов CD4+ в тестах in vitro;- Proliferative activity of CD4 + T-lymphocytes in in vitro tests;

- Увеличение в результате иммунизации количества клеток иммунной системы, продуцирующих ИФН-гамма;- The increase as a result of immunization, the number of cells of the immune system producing IFN-gamma;

- Снижение количества вирулентных микобактерий в легких и селезенке зараженных мышей;- Reducing the number of virulent mycobacteria in the lungs and spleen of infected mice;

- Увеличение сроков выживания мышей после заражения.- Increased survival of mice after infection.

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009

Claims (7)

1. Синтетический ген Ag85A M.tuberculosis (912 п.н.), кодирующий белок Ag85A M.tuberculosis, с нуклеотидной последовательностью №1, с кодонами, оптимизированными для гетерологичной экспрессии в штамме Е. coli.1. Synthetic gene Ag85A M. tuberculosis (912 bp), encoding the protein Ag85A M. tuberculosis, with nucleotide sequence No. 1, with codons optimized for heterologous expression in E. coli strain. 2. Рекомбинантная плазмида pAg85A-CBD с нуклеотидной последовательностью №2, обеспечивающей экспрессию рекомбинантного белка Ag85A-CBD, состоящего из рекомбинатного белка Ag85A M.tuberculosis, Gly-Ser спейсера, целлюлозосвязывающего домена гена эндоглюканазы CelD из A.thermophilum, размером 4891 п.н., состоящая из следующих структурных элементов:
- искусственный бактериальный оперон рекомбинантного белка Ag85A- CBD, включающий: промоторную область раннего промотора бактериофага Т5 (7-87 п.н.), синтетический ген рекомбинантного белка Ag85A-CBD (117-1628 п.н.), нетранслируемую область терминации транскрипции (1665-1759 п.н.);
- бактериальный оперон бета-лактамазы, обеспечивающий устойчивость к ампицилину (3826-4686 п.н.);
- бактериальный участок инициации репликации типа ColE1 (3063-3074 п.н.), обеспечивающий репликацию плазмиды в штаммах Е. coli.
2. Recombinant plasmid pAg85A-CBD with nucleotide sequence No. 2, which provides expression of the recombinant protein Ag85A-CBD, consisting of the recombinant protein Ag85A M. tuberculosis, Gly-Ser spacer, cellulose-binding domain of the endoglucanase CelD gene from A.thermophilum, size 48, size 48. ., consisting of the following structural elements:
- an artificial bacterial operon of the recombinant protein Ag85A-CBD, including: the promoter region of the early promoter of the bacteriophage T5 (7-87 bp), the synthetic gene of the recombinant protein Ag85A-CBD (117-1628 bp), the untranslated region of transcription termination ( 1665-1759 bp);
- the bacterial operon beta-lactamase, which provides resistance to ampicillin (3826-4686 bp);
- a bacterial site of replication initiation type ColE1 (3063-3074 bp), which ensures replication of the plasmid in E. coli strains.
3. Рекомбинантный штамм Е.coli M15 [pREP4, pAg85A-CBD], полученный трансформацией плазмидой по п.1, продуцент белка Ag85A-CBD, депонированный в ВКПМ под номером ВКПМ 10534.3. Recombinant E. coli strain M15 [pREP4, pAg85A-CBD], obtained by transformation with the plasmid according to claim 1, producer of the protein Ag85A-CBD, deposited in VKPM under the number VKPM 10534. 4. Способ получения, иммобилизации, концентрирования и очистки рекомбинантного белка Ag85A-CBD на целлюлозе, включающий:
- выращивание клеток штаммов Е.coli M15 [pREP4, pAg85A-CBD] по п.2;
- иммобилизацию белка Ag85A-CBD в составе клеточных экстрактов штамма Е.coli M15 [pREP4, pAg85A-CBD] на целлюлозном сорбенте за счет аффинного взаимодействия при процедуре инкубации с последующей отмывкой от несвязавшихся бактериальных белков, при этом происхоит концентрирование целевого продукта и его очистка;
- выделение целевого продукта.
4. The method of obtaining, immobilization, concentration and purification of recombinant protein Ag85A-CBD on cellulose, including:
- growing cells of E. coli M15 strains [pREP4, pAg85A-CBD] according to claim 2;
- immobilization of Ag85A-CBD protein as part of cell extracts of E. coli strain M15 [pREP4, pAg85A-CBD] on a cellulose sorbent due to affinity interaction during the incubation procedure followed by washing from unbound bacterial proteins, and the target product is concentrated and purified;
- selection of the target product.
5. Рекомбинантный белок Ag85A-CBD с молекулярной массой 54,1 кДа (pI 5,88), включающий полноразмерный белок Ag85A с последовательностью №3, Gly-Ser спейсер с последовательностью №4, целлюлозосвязывающий домен гена эндоглюканазы CelD из A.thermophilum с последовательностью №5.5. Recombinant protein Ag85A-CBD with a molecular weight of 54.1 kDa (pI 5.88), including a full-sized Ag85A protein with sequence No. 3, Gly-Ser spacer with sequence No. 4, cellulose-binding domain of the A. thermophilum endoglucanase gene CelD with sequence No. 5. 6. Иммуногенная композиция, содержащая рекомбинантный белок по п.5 Ag85A-CBD, иммобилизованный на целлюлозе в эффективном количестве, специфически активирующая Т-лимфоциты, синтезирующие ИФН-гамма при стимуляции антигенами микобактерий.6. Immunogenic composition containing the recombinant protein according to claim 5 of Ag85A-CBD, immobilized on cellulose in an effective amount, specifically activating T lymphocytes that synthesize IFN-gamma upon stimulation with mycobacterial antigens. 7. Способ проверки протективных свойств иммуногенной композиции по п.5 в отношении туберкулезной инфекции в модели туберкулеза у мышей, включающий:
а) вакцинацию мышей инбредной линии C57BL/6 дважды, подкожно, с интервалом 2 недели препаратами: иммуногенная композиция по п.5 из расчета 10 мкг на мышь по содержанию действующего вещества; CBD-целлюлоза из расчета 10 мкг на мышь по содержанию CBD - отрицательный контроль 1; физиологическим раствором - отрицательный контроль 2;
б) заражение через 5 недель после второй вакцинации мышей внутривенно в дозе 5×106 КОЕ вирулентным штаммом М. tuberculosis H37Rv;
в) умервщление через 4 недели после заражения из каждой группы по 4 мыши и проведение оценки размножения микобактерий в легких и селезенке методом посева гомогенатов органов на агар Дюбо с последующим подсчетом колоний;
г) проведение наблюдений за оставшимися мышами (8 в каждой группе) для построения кривых выживания;
д) при этом о протективных свойствах иммуногенной композиции по п.5 судят по результатам стадий в) и г), проводя их сравнение между опытом и контролем внутри каждой группы, при этом уменьшение числа микобактерий в органах и продление срока жизни зараженных животных свидетельствует о наличии у композиции протективных свойств.
7. A method of checking the protective properties of the immunogenic composition according to claim 5 in relation to tuberculosis infection in a model of tuberculosis in mice, including:
a) vaccination of C57BL / 6 inbred mice twice, subcutaneously, with an interval of 2 weeks with preparations: immunogenic composition according to claim 5 at the rate of 10 μg per mouse according to the content of the active substance; 10 μg CBD cellulose per mouse based on CBD content - negative control 1; saline - negative control 2;
b) infection 5 weeks after the second vaccination of mice intravenously at a dose of 5 × 10 6 CFU with a virulent strain of M. tuberculosis H37Rv;
c) killing 4 mice from each group 4 weeks after infection from each group and assessing the multiplication of mycobacteria in the lungs and spleen by plating organ homogenates on Dubo agar followed by colony counting;
d) conducting observations of the remaining mice (8 in each group) to construct survival curves;
e) in this case, the protective properties of the immunogenic composition according to claim 5 are judged by the results of stages c) and d), comparing them between experience and control within each group, while reducing the number of mycobacteria in organs and prolonging the life of infected animals indicates the presence of the composition has protective properties.
RU2010137865/10A 2010-09-13 2010-09-13 RECOMBINANT PLASMID pAg85A-CBD, Escherichia coli [pREP4, pAg85A-CBD] STRAIN, CHIMERIC PROTEIN Ag85A-CBD AND THEIR APPLICATION RU2429292C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010137865/10A RU2429292C1 (en) 2010-09-13 2010-09-13 RECOMBINANT PLASMID pAg85A-CBD, Escherichia coli [pREP4, pAg85A-CBD] STRAIN, CHIMERIC PROTEIN Ag85A-CBD AND THEIR APPLICATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010137865/10A RU2429292C1 (en) 2010-09-13 2010-09-13 RECOMBINANT PLASMID pAg85A-CBD, Escherichia coli [pREP4, pAg85A-CBD] STRAIN, CHIMERIC PROTEIN Ag85A-CBD AND THEIR APPLICATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2429292C1 true RU2429292C1 (en) 2011-09-20

Family

ID=44758703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010137865/10A RU2429292C1 (en) 2010-09-13 2010-09-13 RECOMBINANT PLASMID pAg85A-CBD, Escherichia coli [pREP4, pAg85A-CBD] STRAIN, CHIMERIC PROTEIN Ag85A-CBD AND THEIR APPLICATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2429292C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2520078C1 (en) * 2013-04-25 2014-06-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи" Минздрава России) METHOD FOR OBTAINING IMMUNOGENIC COMPOSITION BASED ON Ag85A-DBD HYBRID PROTEIN AND DEXTRANE; pAg85A-DBD RECOMBINANT PLASMIDE; Escherichia coli [pREP4, pAg85A-DBD] STRAIN; Ag85A-DBD CHIMERIC PROTEIN

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2520078C1 (en) * 2013-04-25 2014-06-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи" Минздрава России) METHOD FOR OBTAINING IMMUNOGENIC COMPOSITION BASED ON Ag85A-DBD HYBRID PROTEIN AND DEXTRANE; pAg85A-DBD RECOMBINANT PLASMIDE; Escherichia coli [pREP4, pAg85A-DBD] STRAIN; Ag85A-DBD CHIMERIC PROTEIN

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4276670B2 (en) Microbial protein, microorganisms producing this protein, and use of the protein in vaccines and tuberculosis detection
AU690570B2 (en) High level expression, purification and refolding of the neisseria meningitidis outer membrane group B porin proteins
CN107257853B (en) Novel enterohemorrhagic escherichia coli bacteriophage Esc-CHP-1 and application thereof in inhibiting enterohemorrhagic escherichia coli proliferation
JP5327873B2 (en) Recombinant Helicobacter pylori oral vaccine and preparation method thereof
JP2001204482A (en) Structural gene of pneumococcal protein
CA2138970A1 (en) Membrane-associated immunogens of mycobacteria
NO324089B1 (en) Hybrid nucleic acid molecule for the production of lipidized recombinant proteins from Borrelia species.
CN113512096A (en) Weever rhabdovirus recombinant G2 protein and application thereof
CN108330142B (en) Mermaid photorhabditis hemolysin Hly with immune protection effectchProtein
RU2422525C1 (en) RECOMBINANT PLASMID, Escherichia coli STRAIN, CHIMERIC PROTEIN AND THEIR APPLICATION
RU2422524C1 (en) RECOMBINANT PLASMID, Escherichia coli STRAIN, CHIMERIC PROTEIN AND THEIR APPLICATION
KR101973079B1 (en) Antigen chimera, antigen combination, vaccine, method of preparing same, and kit thereof
JPH05501956A (en) Porcine pleuropneumonia vaccine
BRPI1003750A2 (en) recombinant microorganisms, methods of preparation of vaccine strains, antigens, vectorized vaccine compositions, their uses, antibodies, diagnostic kit and methods of treatment and / or prophylaxis
CN110478480B (en) Sheep aphtha F1L vaccine based on ferritin nanoparticles and preparation method thereof
CN106075418B (en) FliC protein and GAPDH protein microcapsule vaccine
RU2429292C1 (en) RECOMBINANT PLASMID pAg85A-CBD, Escherichia coli [pREP4, pAg85A-CBD] STRAIN, CHIMERIC PROTEIN Ag85A-CBD AND THEIR APPLICATION
CN103127498A (en) Recombination antigen composition, vaccine and carrier and method for preparing antigen composition
JP4302784B2 (en) Adenyl cyclase-protective epitope of hemolysin (AC-Hly) and its application in the treatment or prevention of Bordetella infection
RU2546875C1 (en) METHOD FOR OBTAINING IMMUNOGENIC COMPOSITION BASED ON CFP10-DBD HYBRID PROTEIN AND DEXTRANE; pCFP10-DBD RECOMBINANT PLASMIDE; Escherichia coli [pREP4, pCFP10-DBD] STRAIN; CFP10-DBD CHIMERIC PROTEIN AND THEIR APPLICATION
RU2539026C1 (en) RECOMBINANT PLASMID pESAT6-CFP10-DBD, RECOMBINANT STRAIN Escherichia coli M15 [pREP4, pESAT6-CFP10-DBD], METHOD FOR PREPARING, IMMOBILISING, CONCENTRATING AND PURIFYING RECOMBINANT PROTEIN ESAT6-CFP10-DBD ON DEXTRAN, RECOMBINANT PROTEIN ESAT6-CFP10-DBD AND IMMUNOGENIC COMPOSITION CONTAINING PROTEIN ESAT6-CFP10-DBD
CN104127883B (en) With many t cell epitopes tuberculosis gene vaccine that HSP65 is epi-position support
JP7161729B2 (en) multivalent vaccine
JPH06511140A (en) Production of outer membrane proteins and recovery of protective epitopes in Gram-positive bacteria
RU2520078C1 (en) METHOD FOR OBTAINING IMMUNOGENIC COMPOSITION BASED ON Ag85A-DBD HYBRID PROTEIN AND DEXTRANE; pAg85A-DBD RECOMBINANT PLASMIDE; Escherichia coli [pREP4, pAg85A-DBD] STRAIN; Ag85A-DBD CHIMERIC PROTEIN

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner